Question

在平面直角坐標(biāo)系xOy中,F是拋物線C:x2=2py(p>0)的焦點(diǎn),M是拋物線C上位于第一象限內(nèi)的任意一點(diǎn),過M,F,O三點(diǎn)的圓的圓心為Q,點(diǎn)Q到拋物線C的準(zhǔn)線的距離為.

(1)求拋物線C的方程;

(2)是否存在點(diǎn)M,使得直線MQ與拋物線C相切于點(diǎn)M?若存在,求出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,說明理由.

(3)若點(diǎn)M的橫坐標(biāo)為,直線l:y=kx+與拋物線C有兩個不同的交點(diǎn)A,B,l與圓Q有兩個不同的交點(diǎn)D,E,求當(dāng)≤k≤2時,|AB|2+|DE|2的最小值.

Answer 1

解:(1)依題意知F,圓心Q在線段OF的垂直平分線y=上,

因為拋物線C的準(zhǔn)線方程為y=-,

所以=,

即p=1.

因此拋物線C的方程為x2=2y.

(2)假設(shè)存在點(diǎn)M (x0>0)滿足條件,拋物線C在點(diǎn)M處的切線斜率為y′==x0,

所以直線MQ的方程為y-=x0(x-x0).

令y=得xQ=+.

所以Q（+,）.

又|QM|=|OQ|,

故（-）2+（-）2=（+）2+,

因此（-）2=.

又x0>0,

所以x0=,此時M(,1).

故存在點(diǎn)M(,1),

使得直線MQ與拋物線C相切于點(diǎn)M.

(3)當(dāng)x0=時,由(2)得Q（,）,

☉Q的半徑為r==,

所以☉Q的方程為（x-）2+（y-）2=.

由

整理得2x2-4kx-1=0.

設(shè)A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x1,y1),(x2,y2),

由于Δ1=16k2+8>0,x1+x2=2k,x1x2=-,

所以|AB|2=(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]

=(1+k2)(4k2+2).

由

整理得(1+k2)x2-x-=0.

設(shè)D,E兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x3,y3),(x4,y4),

由于Δ2=+>0,x3+x4=,

x3x4=-.

所以|DE|2=(1+k2)[(x3+x4)2-4x3x4]

=+.

因此|AB|2+|DE|2=(1+k2)(4k2+2)+ +.

令1+k2=t,

由于≤k≤2,

則≤t≤5,

所以|AB|2+|DE|2=t(4t-2)+ +

=4t2-2t++,

設(shè)g(t)=4t2-2t++,t∈,

因為g′(t)=8t-2-,

所以當(dāng)t∈時,g′(t)≥g′=6,

即函數(shù)g(t)在t∈上是增函數(shù),

所以當(dāng)t=時,g(t)取到最小值,

因此,當(dāng)k=時,|AB|2+|DE|2取到最小值.